纤维的分类及发展

第一章纤维的分类及发展第一节纤维及其分类一、纤维定义与要求二、纤维的分类与命名1．天然纤维2．化学纤维3．其他分类一、纤维定义与要求1.纤维：是一种细而长的物质，它的直径从几微米到几十微米，长度则从几毫米到几十毫米甚至上千米，长度与细度之比很大。2.纺织纤维：长度达到数十毫米以上具有一定的强度、一定的可挠曲性和一定的服用性能，可以生产纺织制品的纤维。3.纺织纤维应具备的基本性能（1）一定的长度和长度整齐度；（2）一定的细度和细度均匀度；（3）一定的强度和模量；（4）一定的延伸性和弹性；（5）一定的抱合力和摩擦力；（6）一定的吸湿性和染色性；（7）一定的化学稳定性。特种工业用纺织纤维有特殊要求二、纤维的分类与命名依来源和习惯分为天然纤维和化学纤维两类天然纤维：凡是自然界里原有的或从经人工种植的植物中、人工饲养的动物毛发和分泌液中直接获取的纤维，统称为～化学纤维：凡用天然的或合成的高聚物以及无机物为原料，经过人工加工制成的纤维状物体，统称为～1、主要天然纤维的来源分类与名称分类定义组成物质纤维来源植物纤维自植物种子、茎、韧皮、叶或果实上获得的纤维纤维素，少量木质素、半纤维素等①种子纤维：单细胞纤维，如棉纤维；②韧皮纤维：如苎麻、亚麻、大麻、黄麻、红麻、罗布麻、苘麻；③叶纤维：如剑麻、蕉麻、菠萝叶纤维；④果实纤维：如木棉、椰子纤维；⑤竹纤维：如竹子纤维。1、主要天然纤维的来源分类与名称分类定义组成物质纤维来源动物纤维取自于动物的毛发或分泌液的纤维主要为蛋白质，但蛋白质的化学组成有较大差异①毛纤维：取自动物的毛发，由角蛋白组成的多细胞纤维，如绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、驼羊毛、兔毛、牦牛毛、马海毛、羽绒等；②丝纤维：指由昆虫的丝腺分泌物形成的纤维，如桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝、木署蚕丝、天蚕丝、蜘蛛丝等。矿物纤维从纤维状结构的矿物岩石获得二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化镁等各类石棉，如温石棉、青石棉、蛇纹石棉等2、化学纤维的分类及名称分类定义纤维再生纤维以天然高聚物为原料制成浆液其化学组成基本不变并高纯净化后制成的纤维①再生纤维素纤推：指用木材、棉短绒、蔗渣、麻、竹类、海藻等天然纤维素物质制成的纤维，如粘胶纤维、Modal纤维、铜氨纤维、竹浆纤维、醋酯纤维、Lyocell纤维、富强纤维等；②再生蛋白质纤维：指用酪素、大豆、花生、毛发类、丝素、丝胶等天然蛋白质制成的，绝大部分组成仍为蛋白质的纤维，如酪素纤维、大豆纤维、花生纤维、再生角朊纤维、再生丝素纤维等；③再生淀粉纤维：指用玉米、谷类淀粉物质制取的纤维，如聚乳酸纤维（PLA）；④再生合成纤维：指用废弃的合成纤维原料熔融或溶解再加工成的纤维。2、化学纤维的分类及名称合成纤维以石油、煤、天燃气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚物，纺制的纤维①涤纶：指大分子链中的各链节通过酯基相连的成纤聚合物纺制的合成纤维；②锦纶：指其分子主链由酰胺键连接起来的一类合成纤维；③腈纶：通常指含丙烯腈在85%以上的丙烯腈共聚物或均聚物纤维；④丙纶：分子组成为聚丙烯的合成纤维；⑤维纶：聚乙烯醇在后加工中经缩甲醛处理所得的纤维；⑥氯纶：分子组成为聚氯乙烯的合成纤维；⑦其他的如乙纶、氨纶、乙氯纶及混合高聚物纤维等2、化学纤维的分类及名称无机纤维以天然无机物或含碳高聚物纤维为原料，经人工抽丝或直接炭化制成的无机纤维①玻璃纤维：以玻璃为原料，拉丝成形的纤维；②金属纤维：以金属物质制成的纤维，包括外涂塑料的金属纤维、外涂金属的高聚物纤维以及包覆金属的芯线；③陶瓷纤维：以陶瓷类物质制得的纤维。如氧化铝纤维，碳化硅纤维、多晶氧化物；④碳纤维：是指以高聚物合成纤维为原料经碳化加工制取的，纤维化学组成中碳元素占总质量90%以上的纤维，是无机化的高聚物纤维。3、其他分类（1）纤维的外观形态长度、细度棉型（38~51mm）、毛型（64~114mm）、中长型（51~76mm）、丝型（长丝）截面形态与分布普通圆形、中空和异形纤维以及环状或皮芯纤维弯曲特征高卷曲、低卷曲、异卷曲、无卷曲（2）性能或功能性能差别化纤维：力、热、光、电、染色性能的差异；高性能纤维：具有高强、高模量、耐高温或耐化学作用的纤维；功能或智能纤维：具有特殊功能，如抗菌、导电、屏蔽等特征，或具有智能或自适应作用的纤维（3）加工方式对天然纤维，如丝光棉、精干麻、洗净毛、拉细羊毛和生丝等。对化学纤维，高速纺丝、牵伸丝（DTY）、预或全取向丝（POY或FOY）、变形丝等。（4）资源状态如天然纤维中的大宗纤维和特种纤维第二节各类常用纤维简介一、天然纤维素纤维1．棉（1）棉纤维的形成棉纤维是由胚珠（即将来的棉籽）表皮壁上的细胞伸长加厚而成。一个细胞就长成一根纤维，它的一端着生于棉籽表面，另一端呈封闭状。棉籽上长满了纤维，这就称为籽棉。棉纤维的生长可分为伸长期、加厚期和转曲期三个时期。(2)棉纤维的截面结构初生层：棉纤维伸长期形成的初生细胞壁，由网状的原纤组成，它的外皮是一层极薄的腊质与果胶。次生层：棉纤维在加厚期淀积而成的部分，几乎都是纤维素。在次生层中以束状小纤维的形态与纤维轴倾斜呈螺旋形，并沿纤维长度方向有转向。中腔：棉纤维生长停止后遗留下来的内部空隙，中腔内留有少量原生质和细胞核残余，对棉纤维颜色有影响。（3）、棉纤维的纵向特征棉纤维纵向具有天然转曲。成熟正常的棉纤维转曲最多。未成熟棉纤维呈薄壁管状物，转曲少。过成熟棉纤维呈棒状，转曲也少。（4）化学组成：纤维素，占94~95％，其他物质5％~6％，存在于纤维的主体层（次生层）中；果胶和蜡质，分布于表皮初生层上，其含量随纤维产地和品种不同；中腔内层附有微量的色素、灰分和蛋白质，色素决定纤维的颜色。（5）棉纤维的特性细长柔软，吸湿性好、耐强碱、耐有机溶剂、耐漂白剂以及隔热耐热，可方便地进行各种染色和纺织加工；弹性和弹性恢复性较差、不耐强无机酸、易发霉、易燃。（6）棉的分类A、按棉花的品种分类类别长度（mm）细度（tex）强度（cN/根）陆地棉（细绒棉）23～330.15～0.22.94～4.41海岛棉（长绒棉）33～640.12～0.143.92～4.9亚洲棉（粗绒棉）15～240.25～0.44.41～6.86非洲棉（草棉）品质与亚洲棉接近，纤维粗而短，已淘汰长绒棉细绒棉粗绒棉图1-1不同来源棉种纤维的截面示意图锯齿棉皮辊棉对纤维作用剧烈，纤维损伤较大缓和，纤维损伤小外观形态松散薄片状主体长度及整齐度主体长度短，整齐度较高主体长度长，整齐度较低，短绒没法去除除杂设备有排杂、排僵设备无排杂设备扎工疵点多，如棉结、索丝等少，有黄根适宜加工细绒棉长绒棉产量高低B、按棉花的初步加工分类δDPPPP未成熟成熟过成熟实际形状图1-2棉纤维成熟度的理论几何图示C、按棉纤维的成熟度分类：成熟度:纤维胞壁的增厚的程度引入取值范在0~5的纤维成熟度系数M，即指棉纤维截面中段恢复成圆形后相应于双层壁厚与外径之比的标定值20.050.15MD20(2)13DM细绒棉的M在1.5~2.0为成熟纤维，未成熟的M1.5，过成熟的M2.0，理想的纺用棉M在2.0左右D、按原棉的色泽分类1、白棉：正常成熟，为纺用棉2、黄棉：霜黄棉。少量使用3、灰棉：雨灰棉，棉铃开裂时由于日照不足或雨淋，潮湿，霜等原因造成。很少用。棉花新品种彩棉抗虫棉绿色有机棉天然“不皱棉花”(a)开裂木棉果实(b)纤维表面图1-3木棉纤维果实及纤维形态图木棉2．麻部分麻纤维的化学组成与特性名称纤维素（%）半纤维素（%）果胶（%）木质素（%）其它（%）单纤维细度（µm）单纤维长度(mm)苎麻65~7514~164~50.8~1.56.5~1430~4020~250亚麻70~8012~151.4~5.72.5~55.5~912~1717~25黄麻57~6014~171.0~1.210~131.4~3.515~181.5~5红麻52~5815~181.1~1.311~191.5~318~272~6大麻67~785.5~16.10.8~2.52.9~3.35.415~1715~25罗布麻40.8215.4613.2812.1422.117~2320~25工艺纤维(technicalfiber)多个单细胞纤维由细胞间质粘合而成纤维束。特性：麻纤维的吸湿性好、强度高、变形能力小，纤维以挺爽为特征。比棉纤维粗硬，易引起穿着中的刺痒。苎麻(ramie)：截面：腰圆或跑道形有中腔纵向：无明显扭转，有横节竖纹单纤维较长，可单纤维纺纱。苎麻纤维的细度直接影响可纺性和柔软性，纤维愈细，可纺支数愈高，成纱愈柔软。头麻最细，三麻次之，二麻最粗。亚麻(flax)一年生草本植物，用工艺纤维纺纱截面呈圆形和扁圆形，纵向中段粗两头细，有横节竖纹吸湿性好、导湿快、细度相对较细，是夏季衣衫的主要纤维原料黄麻与红麻工艺纤维纺纱包装、地毯底布，或混纺纤维制品的原料3．叶纤维4．竹纤维二、天然蛋白质纤维1．绵羊毛2．特种动物纤维3．丝纤维1、绵羊毛（一）构成与特征羊毛为角蛋白物质：高硫角蛋白、存在于无序和基质部分；低硫角蛋白，存在于原纤有序结构中，典型的a螺旋角蛋白分子截面为圆形或椭圆形，由外向内分为鳞片层、皮质层和髓质层。（二）、羊毛的分类1、按纤维结构分：绒毛：具有鳞片层和皮质层，没有髓质层，绒毛品质优良，纺纱性能好。两型毛：具有鳞片层、皮质层和有断续髓质层。毛纤维有显著的粗细不匀，纺纱性能差些。粗毛：具有鳞片层、皮质层和连续的髓质层。纺纱性能较差。死毛：除鳞片层外，整根纤维几乎全部是髓质层，色泽呆白，脆弱易断，无纺纱价值。2、按毛被上的纤维类型分：同质毛：羊体各毛丛由同一类型毛纤维组成。纤维的细度、长度基本一致。一般按细度分成各种支数毛。异质毛：羊体各毛丛由两种及以上类型毛纤维组成。异质毛一般按粗腔毛含量进行分级。3、按细度和长度分：细羊毛：同质毛，18~27mm，长12cm。纺纱性能优良，粗纺织物和高级精纺织物的原料。长羊毛：纤维粗长，36mm，长15~30cm，毛丛长度在10cm以上，明亮光泽。织制长毛绒织物、毛毯和工业用呢的原料。半细毛：25~37mm，长15cm，同质毛。纺纱性能较好，纺制针织绒线和高级粗绒线的原料。粗羊毛：20~70mm，纺纱性能较差。主要用于织制地毯2、特种动物毛（一）山羊绒:克什米尔（Cashmere）或开司米，山羊的绒毛，抓、梳获得。无髓质，强伸性、弹性优于相同细度的绵羊毛。鳞片的环状与完整性特征明显，且大而稀，紧贴于毛干，手感柔软滑糯。平均细度大多在14μm~16μm，动物纤维中最细，长度35mm~45mm，短绒率18%~20%。山羊绒易卷缩，纯纺难度较高、通常与80支~100支细羊毛混纺使用。（二）马海毛（安哥拉山羊毛）：是光泽很强的长山羊毛（mohair）。“马海”一词来源于阿拉伯文，意为“似蚕丝的山羊毛”。（三）兔毛，纺织用的兔毛产自家兔（普通兔）和安哥拉兔，野兔毛因品质低仅供制笔和填料用。（四）驼绒：驼绒是骆驼身上的细毛，直径在5-40μm之间，长40-127mm，鳞片边缘较光滑，不易毡缩（五）牦牛绒：主要产地青海、西藏。（六）羊驼毛：长度较长，15~40cm，细度偏粗，20~30mm，不适合纺高支纱。富有光泽、抱合力小、防毡缩性较羊毛好毛类纤维主要解决两类问题：一是纤维直径变细的研究二是开发和升级利用特种毛发类纤维。3、丝纤维蚕丝主要为丝素蛋白，其次是丝胶，还含有色素、蜡脂、无机物等少量杂质一根蚕丝由两根平行的单丝（丝素），外包丝胶构成。单丝截面呈三角形。(a)桑蚕丝(mulberrysilk)(b)柞蚕丝(tussahsilk)图1-4两种蚕丝截面形态对比蚕茧的成形：由外到里分可分为茧衣、茧层，蛹衬三个部分。蚕茧的工艺加工剥茧→选茧→煮茧→缫丝→复整蚕丝的工艺性质参数茧丝量是指一粒茧所能缫得的丝量；茧层率为茧层占全茧的重量百分